Двухполярный лабораторный блок питания своими руками

Лаборатория радиолюбителя. Собираем лабораторный блок питания. Часть 1.

На этом занятии Школы начинающего радиолюбителя мы начнем создавать лабораторию радиолюбителя. Для более-менее качественного исполнения задуманной конструкции радиолюбителю необходим минимальный набор приборов для настройки и проверки работоспособности собираемой им схемы. Кроме мультиметра (тестера) необходимо иметь: лабораторный блок питания (для проверки работоспособности и настройки схемы, и чтобы для каждой схемы, прежде чем наладить ее, не собирать отдельный источник питания); генератор импульсов (прямоугольных, пилообразных, синусоидальных – для настройки схемы); частотомер (для измерения частотных характеристик собираемой схемы или ее настройки). Это основные приборы.

Начнем мы с лабораторного блока питания. Очень часто в публикуемых электрических схемах требуется двухполярный источник питания (к примеру: +9 вольт, общий провод, -9 вольт), поэтому мы будем сразу создавать двухполярный лабораторный блок питания. За основу возьмем схему простого в исполнении двухполярного источника питания опубликованного на сайте в разделе “Источники питания“:

На всякий случай еще раз привожу схему блока питания:

Схема проста в изготовлении, не требует дефицитных деталей и позволяет получать на выходе ± 1,5…37 вольт при выходном токе до 1,5 ампер. Основа конструкции – микросхемные стабилизаторы напряжения типа КРЕН – КР142ЕН12А (регулируемый стабилизатор положительного напряжения) и КР142ЕН18А (регулируемый стабилизатор отрицательного напряжения). Рассмотри схему более подробнее, чем она описана в статье.

Для того, чтобы схема выдавала заявленные максимальные 37 вольт на вход стабилизаторов надо подавать напряжение на 2-3 вольта больше, т.е. около 40 вольт. Поэтому силовой понижающий трансформатор должен выдавать на своих двух вторичных обмотках около 40 вольт. Но надо учитывать, что при использовании в схеме выпрямителя по мостовой схеме (как у нас) выпрямленное (постоянное) напряжение на сглаживающем конденсаторе (С1 и С5) примерно получается в 1,4 раза больше чем переменное напряжение на обмотках трансформатора, и это надо учитывать при выборе трансформатора. Вообще, при выборе деталей надо исходить из двух основных принципов: 1) деталь должна быть как можно дешевле и 2) лучше использовать то что “бог послал”. В данном случае нам нужен трансформатор обеспечивающий на двух вторичных обмотках примерно 25…30 вольт и номинальную силу тока 1,5 ампера, то есть мощность его должна быть около 40 ватт. Новый трансформатор, выдающий такие характеристики довольно-таки дорог, поэтому надо исходить из того, что имеется в данный момент у радиолюбителя. Мне, например, “бог послал” трансформатор ТП-115 К12, кторый выдает переменное напряжение ±18 вольт при максимальном токе нагрузке 0,7 ампер. Вы можете использовать любой другой подходящий трансформатор, даже с одной вторичной обмоткой (получится блок питания с регулируемым положительным напряжением) а в дальнейшем уже заменить его на более подходящий. И еще немного о деталях. Радиолюбитель должен стремиться к тому, чтобы себестоимость его конструкции была как можно меньше, а для этого надо не только покупать новые детали, но и смело использовать детали бывшие в употреблении. Поэтому, мой вам совет, проходя мимо “помойки” и заметив что там валяется какая-либо плата с деталями, выброшенный старый телевизор или что-то другое, не стесняйтесь, подойдите, посмотрите и если эта штука в нормальном состоянии заберите ее домой на детали. Посещайте “блошиные рынки”, радиомастерские, на всем этом вы сможете сэкономить круглую сумму. Если только покупать детали в магазинах, то можно разориться. Цены в магазинах сейчас дикие, очень кусачие и часто вызывающие недоумение. К примеру, к блоку питания нам потребуются измерительные головки (аналоговые или цифровые) визуально отображающие напряжения (и токи на выходе), так вот, в моем “любимом магазине” стрелочный индикатор с пределом измерения 30 вольт стоит 520 рублей а цифровой (с выводом результата на дисплей) около 600 рублей, при том, что на рынке можно купить цифровой мультиметр приличного качества за 300 рублей! Но, продолжим.

С выхода вторичных обмоток трансформатора переменное напряжение подается на выпрямители собранные по мостовой схеме. В схеме можно использовать выпрямительные диоды или диодные сборки какие есть под рукой. Единственное они должны соответствовать требованиям: рабочее напряжение не ниже 50 вольт и ток нагрузки не менее 1,5 ампера (лучше больше, с запасом). С выпрямителей пульсирующее постоянное напряжение подается на сглаживающие конденсаторы С1 и С5. Задача этих конденсаторов как можно больше снизить пульсацию постоянного напряжения. Если у вас нет конденсаторов таких номиналов, можно использовать другие, большего номинала или меньшего (соединив несколько конденсаторов параллельно). Конденсаторы С2 и С6 нужны, если длина проводников от сглаживающих конденсаторов до стабилизаторов более 15 сантиметров, если менее, то их можно не ставить. Резистор R1 и светодиод HL1 нужны для световой сигнализации включенного блока питания. Далее постоянное напряжение поступает на микросхемные стабилизаторы напряжения. Вы наверное заметили, что у них несколько странное обозначение выводов, связано это с тем, что первоначальном варианте планировалось выпускать их в многовыводном корпусе, но потом от этой затеи отказались а нумерацию оставили старой. С помощью делителя напряжения на резисторах R2, R3 и R4, R5, где R2 и R4 переменные регулируется напряжение на выходе стабилизаторов. Для нормальной работы стабилизаторов и обеспечения их температурного режима, рекомендуется установить их на радиаторы. Радиаторы также можно применить из тех что имеются в наличии, и даже сделать самодельные из алюминиевых уголков. Но при этом надо учитывать, что чем меньше радиатор тем меньше должен быть ток нагрузки. Оптимально радиаторы должны иметь площадь не менее 100 см?.

Ниже приведена фотография используемых радиоэлементов, согласно схеме (у вас может отличаться):

Вот такой, в принципе, у вас должен получиться набор радиодеталей для сборки двухполярного лабораторного источника питания. Как видно на фотографии на резисторах нанесена цветовая маркировка и чтобы проверить их номинал можно использовать программу, представленную в статье “Резисторы“, или воспользоваться мультиметром:

Как видим мультиметр показывает сопротивление проверяемого резистора около 240 Ом.

Если на “мелких” конденсаторах трудно различить маркировку или она совсем затерлась, емкость также можно проверить мультиметором:

Как видим емкость проверяемого конденсатора – 0,1 мкФ.

А вот так выглядят микросхемные стабилизаторы:

Извиняюсь за качество фотографии, в дальнейшем это дело будет поправлено. Маркировка выводов (для ЕН12 и ЕН18 она отличается) слева на право: для ЕН12 – 1 (регулирование), 2 (выход), 3 (вход); для ЕН18 – 1 (регулирование), 2 (вход), 3 (выход).

А вот так маркируются электролитические конденсаторы:

Напоминаю, что у импортных маркируется минусовой вывод (как на фотографии), а у родных маркируется положительный вывод знаком “+”.

Теперь делаем перерыв на несколько дней, в течении которых вы должны собрать необходимые радиодетали, материал для изготовления печатных плат. (Для рисования дорожек в мы будем использовать цапонлак (и обычный шприц), или другой имеющийся у вас в наличии и быстросохнущий).